El sueño de la Internet cuántica está cada vez más cerca, gracias a un nuevo tipo de qubit molecular que combina propiedades magnéticas y ópticas, y que puede transmitir información por redes de fibra óptica existentes.
Este avance podría ser el puente que conecte computadoras cuánticas usando la infraestructura que ya tenemos.
¿Qué hace especial al qubit de erbio?
Científicos han construido un qubit usando un solo átomo de erbio, un elemento de tierras raras con propiedades ópticas y magnéticas únicas.
Esto le permite:
- Almacenar información magnéticamente (como un qubit de spin).
- Transmitir información usando luz compatible con longitudes de onda de telecomunicaciones.
- Integrarse fácilmente en chips de silicio, facilitando dispositivos cuánticos más compactos y escalables.
Según David Awschalom, investigador principal de la Universidad de Chicago, “estos qubits moleculares pueden ser un puente a nanoescala entre magnetismo y óptica, haciendo posible codificar información en un estado magnético y acceder a ella mediante luz compatible con fibra óptica y circuitos fotónicos de silicio.”
Los Qubits, la base de la computación cuántica
A diferencia de los bits clásicos (0 o 1), los qubits pueden estar en superposición, existiendo simultáneamente en múltiples estados.
Los tipos más comunes son:
- Qubits superconductores: pequeños circuitos eléctricos.
- Qubits de iones atrapados: átomos cargados controlados por campos electromagnéticos.
- Qubits fotónicos: información codificada en partículas de luz.
Los qubits moleculares, como este de erbio, usan moléculas individuales cuya dirección del spin electrónico define su valor cuántico, combinando así información magnética y óptica.
Ventajas de operar en longitudes de onda de telecomunicaciones
El qubit de erbio funciona en longitudes de onda compatibles con fibra óptica, lo que trae dos beneficios clave:
- Transmisión de datos a larga distancia con mínima pérdida, crucial para redes cuánticas extensas.
- Compatibilidad con silicio, lo que permite que la luz atraviese chips y sea detectada sin pérdidas.
Esto significa que la integración en dispositivos a escala de chip es más fácil, abriendo la puerta a computadoras cuánticas portátiles o módulos integrados en la infraestructura existente.
Pequeño, potente y escalable
Cada qubit molecular está construido a partir de una sola molécula, unas 100,000 veces más pequeña que un cabello humano. Su estructura puede ajustarse mediante química sintética, lo que permite:
- Integrarlo en dispositivos sólidos.
- Experimentar con entornos complejos, incluso dentro de células vivas.
- Escalar redes cuánticas sin depender de infraestructuras gigantescas.
Como explica Awschalom: “la integración en dispositivos es un paso clave para escalar la tecnología y controlar, detectar y acoplar moléculas de manera precisa.”
¿Qué significa esto para la Internet cuántica?
Este avance podría ser la base de una futura Internet cuántica, con beneficios como:
- Comunicación ultrasegura, imposible de interceptar sin alterar los datos.
- Conexión de computadoras cuánticas a larga distancia.
- Compatibilidad directa con la infraestructura de telecomunicaciones existente, reduciendo costos y tiempo de implementación.